第三章 热力学定律（单元自测·提升卷）物理粤教版选择性必修第三册

………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… 此卷只装订不密封 ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… … 学校：______________姓名：_____________班级：_______________考号：______________________ 2025-2026学年高二年级选择性必修三物理单元自测 第三章·素养提升 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；8～10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．关于能量的转化与守恒，下列说法正确的是 （　　） A．任何制造永动机的设想，无论它看上去多么巧妙，都是一种徒劳 B．空调机既能制热，又能制冷，说明热传递不存在方向性 C．由于自然界的能量是守恒的，所以说能源危机不过是杞人忧天 D．一个单摆在来回摆动许多次后总会停下来，说明这个过程的能量不守恒 2．热力学是研究热能转化的科学，它是物理学中一个重要的分支。下列说法正确的是（　　） A．在水中撒入一些胡椒粉颗粒，小颗粒四处飘荡，说明小颗粒做布朗运动 B．能量耗散是从能量转化的角度，反映出自然界中的宏观过程具有方向性 C．永动机永远无法实现是因为它违背了热力学第二定律 D．在恒温体系中，理想气体的压强与体积成正比 3．如图所示，两个相通的容器P、Q间装有阀门K，P中充满气体，Q为真空，整个系统与外界没有热交换。打开阀门K后，P中的气体进入Q中，最终达到平衡，则（　　）    A．容器中气体的内能减少 B．容器中气体分子的平均动能增加 C．容器中气体分子的数密度减小 D．Q中的气体能自发地全部退回到P中去 4．关于下列四幅图像中物理现象的描述，说法正确的是（　　） A．图甲为“饮水小鸭”玩具，小鸭虽能不断饮水，但不违背能量守恒定律 B．图乙为空气压缩引火仪，硝化棉被点燃，是因为活塞与容器壁摩擦产生了热量 C．图丙为红墨水在清水中的扩散现象，扩散的快慢与温度无关 D．图丁为一台冰箱，给冰箱供电后，热量自发地从冰箱内部传到了外部 5．如图所示为一定质量的理想气体的压强随体积变化的图像，其中AB段为双曲线，BC段与横轴平行，则下列说法正确的是（    ）    A．过程①气体分子单位时间内对容器壁单位面积的平均作用力增大 B．过程②中气体分子单位时间内对容器壁的碰撞次数减少 C．过程③中气体内能不变，气体从外界吸收热量 D．整个循环过程中，气体对外界做的功大于外界对气体做的功 6．下列说法正确的是（　　） A．图甲中，两分子间距离由变到的过程中分子力做正功 B．图乙中，附着层水分子间距较内部水分子间距小，附着层水分子间作用力表现为引力 C．图丙中，显微镜下观察到的花粉颗粒的无规则运动就是花粉颗粒的轨迹 D．图丁中，电冰箱能把热量从低温的箱内传到高温的箱外，违背了热力学第二定律 7．如图所示，奥托循环由两个绝热和两个等容过程组成。关于该循环，下列说法正确的是（　　） A．整个过程中温度最高的是状态 B．在过程中，所有气体分子的热运动速率减小 C．在过程中，气体放出热量 D．整个过程气体吸收热量 8．下列说法正确的是（    ） A．空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性 B．第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律 C．对于一定质量的理想气体，温度升高内能可能减少 D．无论科技如何发展，热机的效率都不可能达到100% 9．如图所示，是一个固定在水平面上的绝热容器，缸壁足够长，面积为的绝热活塞B被锁定。隔板A左右两部分体积均为，隔板A左侧为真空，右侧中有一定质量的理想气体处于温度、压强的状态1。抽取隔板A，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度的状态3，气体内能增加。已知大气压强，隔板厚度不计。以下说法正确的是（　　） A．气体从状态1到状态2是可逆过程 B．气体从状态1到状态2分子平均动能不变 C．水平恒力F大小为 D．电阻丝放出的热量大小为 10．如图为一个绝热的密封容器瓶，通过一细管AB与外界相连，瓶内用水银封住了一定质量的理想气体，管中水银面O比瓶内水银面高。现在将瓶子缓慢旋转，整个过程中管的B端始终在水银内。外界大气压，则下列说法正确的是（　　） A．初始状态瓶内气体的压强 B．末状态瓶内气体压强小于初始状态瓶内气体压强 C．瓶内气体的质量发生了变化 D．这个过程中瓶内气体的温度降低了 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共17分。 11．用如图所示装置完成“探究气体等温变化的规律”实验。 (1)关于实验下列说法正确的是________； A．实验时需要用手扶住注射器外壁，以防止注射器在实验过程中晃动 B．在活塞上涂上润滑油，保持良好的封闭性 C．实验时缓慢地向上拉或向下压柱塞，是为了尽量减小注射器与柱塞间的摩擦 D．封闭一定质量的气体时，先要取下橡胶套，拉动柱塞使之移到适当位置后，再用橡胶套封闭注射器的注射孔 (2)封闭气体的压强缓慢增大时，封闭气体 （填“从外界吸热”或“向外界放热”）； (3)某实验小组进行了两次正确的操作，并由记录的数据作出了图像，如图1、2图线所示。若两次实验气体的质量一定，则气体温度 （填“>”、“<”或“=”）；若两次实验气体的温度不变，则气体质量 （填“>”、“<”或“=”）。 12．小丽利用如图1所示的甲、乙和丙三套装置完成热学实验，液体1和2的质量相同，燃料A和B的质量也相同。 (1)同时点燃三套装置的燃料，对液体进行加热，每隔半分钟记录液体升高的温度，直至燃料全部烧完。小丽根据记录的数据绘制出对应装置中液体升高温度与时间关系图线，如图2所示（设燃料完全燃烧且放出的热量全被液体吸收，同种燃料燃烧情况完全相同）。 ①通过图1中 （选填“甲”“乙”或“丙”）两套装置，可比较燃料A和B的热值，燃料完全燃烧放出的热量，是通过 （选填“温度计上升的示数”或“加热时间”）来反映； ②通过图1中的 （选填“甲”“乙”或“丙”）两套装置，可比较液体1和液体2的比热容； ③图2中图线c表示的是燃料 （选填“A”或“B”）对液体加热的过程； ④若液体1的比热容大于液体2的比热容，则乙装置对应的图线是图2中的 （选填“a”“b”或“c”）。 (2)若图1甲烧杯中为500g水，用10g酒精完全燃烧，放出的热量全部被水吸收时，温度计示数升高了20℃，水的比热容为J/（kg·℃），则酒精的热值是 J/kg，实际由于酒精未完全燃烧及热量散失，这种方法测出的燃料热值比实际值 （选填“大”或“小”）。 三、计算题：本题共3小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．在如图所示的V-T图像中，一定质量的理想气体从状态a出发，经历（a→b→c→d→a的循环过程回到状态a。已知气体在状态d下的压强为 求： (1)气体在状态c下的压强； (2)整个过程气体吸收或放出的热量。 14．如图（a），竖直圆柱形汽缸导热性良好，用横截面积为S的活塞封闭一定量的理想气体，活塞质量为，此时活塞静止，距缸底高度为H。在活塞上放置质量为（未知）的物块静止后，活塞距缸底高度为，如图（b）所示。不计活塞与汽缸间的摩擦，已知大气压强为，外界温度为27℃，重力加速度为g，汽缸始终保持竖直。 （1）求物块质量； （2）活塞上仍放质量为物块，为使得活塞回到距缸底为H的高度，求密封气体的热力学温度T应缓慢上升为多少； （3）若（2）过程中气体内能增加了，求该过程中缸内气体从外界吸收的热量Q。 15．潜水艇中显示下潜深度的装置可简化如下：一根内壁光滑的平底厚玻璃管，开口端向下，侧面标有均匀的刻度线，开口端刻度值为“0”，底端刻度值为“120”。用质量和厚度均不计的活塞封闭开口端，活塞位于“0”处，以某种方式让其缓慢下降到水底，稳定时，活塞位于“40”处。已知大气压，水的密度，重力加速度g取。全程封闭气体不泄漏且温度不变，玻璃管始终竖直。 (1)活塞从“0”处缓慢移动到“40”处过程中，玻璃管中的气体分子数密度 （填“变大”或“变小”；玻璃管中的气体是 （填“吸热”或是“放热”）； (2)求活塞位于“40”处对应的水深； (3)将玻璃管上的刻度值转换成深度值，刻度线是否仍然均匀？请说明理由 。 试题 第3页（共8页） 试题 第4页（共8页） 试题 第1页（共8页） 试题 第2页（共8页） 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二年级选择性必修三物理单元自测 第三章·素养提升 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A B C A B A D BD BD BD 二、实验题：本题共2小题，共17分。 11．（8分）【答案】(1)BD (2)向外界放热 (3) （每空2分） 【详解】（1）A．从实验要求可知，实验前将注射器固定好就可以防止实验过程中注射器晃动，用手扶住注射器外壁会导致封闭气体的温度升高，故A错误； B．在活塞上适量涂上润滑油，可减少摩擦并保证密封性，防止漏气，故B正确； C．实验时缓慢地向上拉或向下压柱塞，是为了防止动作过快导致封闭气体的温度升高，故C错误； D．封闭一定质量的气体时，先要摘除橡胶套，拉动柱塞使之移到适当位置后，再用橡胶套封闭注射器的注射孔，故D正确。 故选BD。 （2）若封闭气体的压强缓慢增大，则外界对气体做功使气体的体积减小，，为了保证气体温度保持不变，则，根据热力学第一定律可知 故封闭气体向外界放热。 （3）[1]若两次实验气体的质量一定，根据理想气体状态方程可知可得 故图像的斜率为 由于 所以 [2]两次实验气体的温度不变，气体分子对器壁的平均撞击力相同，由图可知在气体体积相同时， 说明第一次实验时气体的分子数密度更大些，所以气体的分子数更多些，所以 12．（9分）【答案】(1) 甲丙 ；温度计上升的示数； 甲乙 ； B ； b （每空1分） (2) J/kg ； 小（每空2分） 【详解】（1）①[1]比较燃料A和B的热值，应控制被加热液体相同，燃料不同，选甲、丙。 [2]燃料完全燃烧放出的热量通过温度计上升的示数反映（液体吸热越多，升温越高）。 ②[3]比较液体1和2的比热容，应控制燃料相同，液体不同，选甲、乙。 ③[4]燃料A、B质量相同，A燃烧放热快（甲装置升温快），丙用燃料B，燃烧时间长，图线c对应燃料B。 ④[5]液体1比热容大于液体2，则对同一种燃料而言，液体1升高的温度较小、液体2升温快，乙对应图线b。 （2）[1]水吸收热量 代入数据得 酒精热值 [2]因热量损失，且实际燃烧也可能不够完全，，测出的热值比实际小。 三、计算题：本题共3小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．（12分）【答案】(1) (2)放热， 【详解】（1）气体从状态d到状态a，从状态b到状态c均为等压变化， 则，（1分） （1分） 气体从状态a到状态b是等容变化，由查理定律有（1分） 联立各式解得气体在状态c下的压强（2分） （2）a状态到b状态，c状态到d状态气体做等容变化气体不做功，b状态到c状态外界对气体做功，则有（1分） d状态到a状态气体对外界做功（1分） 整个过程的总功为（1分） 根据热力学第一定律有（1分） 解得（1分） 则整个过程气体放热，放出的热量为（2分） 14．（12分）【答案】　(1)　(2)450 K　(3)ΔU+ 【详解】(1)初态，设封闭气体的压强为p1，对活塞由力的平衡条件有 m0g+p0S=p1S（1分） 活塞从H位置到H位置，气体发生等温变化，设末状态压强为p2，由玻意耳定律可得 p1HS=p2H'S（1分） 解得p2=（1分） 末态，由力的平衡条件有m0g+m1g+p0S=p2S（1分） 解得m1=（1分） (2)封闭气体升温前的温度为T1=t+273 K=300 K（1分） 活塞从H位置到H位置的过程，气体发生等压变化，设升温之后的温度为T2， 由盖—吕萨克定律有=（1分） 解得T2=450 K（1分） (3)(2)过程气体对外界做功，则W=-p2ΔV=-p2S(H-H')=-（1分） 由热力学第一定律ΔU=W+Q（1分） 解得Q=ΔU+（2分） 15．（13分）【答案】(1) 变大 放热 （每空2分）(2) (3)刻度线不均匀 【详解】（1）[1]活塞从“0”处缓慢移动到“40”处过程中，气体体积减小，质量不变，可知玻璃管中的气体分子数密度变大。 [2]气体温度不变，可知内能不变，又体积减小，可知外界对气体做功，根据热力学第一定律，可知，玻璃管中的气体是放热。 （2）对活塞封闭的温度不变气体，由玻意耳定律得（2分） 其中， 又因为（1分） 联立得（1分） （3）不均匀。（1分） 理由：由玻意耳定律（2分） 可得x与h的函数关系式（1分） 可知x与h不成正比，故将玻璃管上的刻度值x转换成深度值h，刻度线不均匀。（1分） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 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3．如图所示，两个相通的容器P、Q间装有阀门K，P中充满气体，Q为真空，整个系统与外界没有热交换。打开阀门K后，P中的气体进入Q中，最终达到平衡，则（　　）    A．容器中气体的内能减少 B．容器中气体分子的平均动能增加 C．容器中气体分子的数密度减小 D．Q中的气体能自发地全部退回到P中去 【答案】C 【详解】AB．打开阀门K后，P中的气体进入Q中，由于Q内为真空，气体体积增大时并没有对外做功，分子势能不变，又因为系统没有热交换，由 可知，其气体内能不变，温度不变，则气体分子的平均动能不变，故AB错误； C．由于气体的体积增加，但气体分子数目不变，所以容器中气体分子的数密度减小，故C项正确； D．由热力学第二定律可知，自然界涉及热现象的宏观过程都具有方向性，则Q中气体不可能自发的全部退回到P中去，故D项错误。 故选C。 4．关于下列四幅图像中物理现象的描述，说法正确的是（　　） A．图甲为“饮水小鸭”玩具，小鸭虽能不断饮水，但不违背能量守恒定律 B．图乙为空气压缩引火仪，硝化棉被点燃，是因为活塞与容器壁摩擦产生了热量 C．图丙为红墨水在清水中的扩散现象，扩散的快慢与温度无关 D．图丁为一台冰箱，给冰箱供电后，热量自发地从冰箱内部传到了外部 【答案】A 【详解】A．“饮水小鸭”“喝”完一口水后，直立起来，直立一会儿，又会慢慢俯下身去，再“喝”一口，如此循环往复， “饮水小鸭”头部饮水后不断蒸发，吸收周围空气的热量，才能持续工作下去，不违背能量守恒定律，故A正确； B．迅速下压活塞，活塞压缩空气做功，机械能转化为内能，使硝化棉被点燃，故B错误； C．分子的热运动与温度有关，温度越高分子运动的越剧烈，则扩散的快慢与温度有关，故C错误； D．冰箱内低温食品的热量不可能自发地传到了冰箱外高温的空气，之所以内部温度降低是因为压缩机工作的原因，同时消耗了电能，故D错误。 故选A。 5．如图所示为一定质量的理想气体的压强随体积变化的图像，其中AB段为双曲线，BC段与横轴平行，则下列说法正确的是（    ）    A．过程①气体分子单位时间内对容器壁单位面积的平均作用力增大 B．过程②中气体分子单位时间内对容器壁的碰撞次数减少 C．过程③中气体内能不变，气体从外界吸收热量 D．整个循环过程中，气体对外界做的功大于外界对气体做的功 【答案】B 【详解】A．根据一定质量的理想气体状态方程 化简得p＝CT• 结合p−图像可知，图像的斜率为k=CT 过程①中从A→B，B点与O点连线的斜率变小，说明气体温度降低，气体分子的平均动能减小；根据理想气体压强的微观意义可知，气体分子单位时间内对容器壁单位面积的平均作用力减小，故A错误； B．过程②中从B→C，C点与O点连线的斜率变大，气体温度升高，气体的体积增大，气体的密集程度减小，压强不变，气体对容器壁碰撞的几率减小，由理想气体压强的微观意义可知气体分子单位时间内对容器壁的碰撞次数减少，故B正确； C．过程③可读出压强增大，斜率不变，即温度不变，内能不变，但是体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体向外界放出热量，故C错误； D． C→A→B过程和B→C过程气体体积变化量大小相同，根据图像可知前一过程压强大于后一过程，根据可知，气体对外界做的功小于外界对气体做的功，故D错误。 故选B。 6．下列说法正确的是（　　） A．图甲中，两分子间距离由变到的过程中分子力做正功 B．图乙中，附着层水分子间距较内部水分子间距小，附着层水分子间作用力表现为引力 C．图丙中，显微镜下观察到的花粉颗粒的无规则运动就是花粉颗粒的轨迹 D．图丁中，电冰箱能把热量从低温的箱内传到高温的箱外，违背了热力学第二定律 【答案】A 【详解】A．图甲中，两分子间距离由r1变到r2的过程中分子势能减小，则分子力做正功，A正确； B．图乙中，附着层水分子间距较内部水分子间距小，附着层水分子间作用力表现为斥力，B错误； C．图丙中，显微镜下观察到的花粉颗粒的无规则运动是每隔一段时间记录的位置，实际运动轨迹更复杂，C错误； D．图丁中，电冰箱能把热量从低温的箱内传到高温的箱外，消耗了电能，不违背热力学第二定律，D错误。 故选A。 7．如图所示，奥托循环由两个绝热和两个等容过程组成。关于该循环，下列说法正确的是（　　） A．整个过程中温度最高的是状态 B．在过程中，所有气体分子的热运动速率减小 C．在过程中，气体放出热量 D．整个过程气体吸收热量 【答案】D 【详解】A．根据理想气体状态方程可知，某状态下的气体温度大小正比于压强与体积的乘积，即 在绝热过程中，体积膨胀，气体对外做功，有 所以 可知内能减小，即 所以c状态的温度是最高的，故A错误； B．在过程中，气体的体积不变，压强减小，根据查理定律有 可得 则过程气体的平均动能减小，平均速率减小，但不是所有气体分子的热运动速率都减小，故B错误； C．在过程中，根据查理定律，有 可得 所以的过程中，内能增加，由于体积不变，所以气体没有对外界做功，即 所以 即气体吸收热量，故C错误； D．整个循环过程气体又回到了初始状态，内能不变。气体的图像中曲线与体积轴围成的面积，即为气体对外界做的功，所以如图所示的阴影部分面积为整个过程的气体对外界做的功。 一个循环中，气体对外界做功， 由于 所以 即气体吸收热量，故D正确。 故选D。 8．下列说法正确的是（    ） A．空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性 B．第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律 C．对于一定质量的理想气体，温度升高内能可能减少 D．无论科技如何发展，热机的效率都不可能达到100% 【答案】BD 【详解】A．热传递存在方向性是说热量只能自发地从高温物体传向低温物体，空调的制冷过程是热量从温度较高的室内传到温度较低的制冷剂，再通过压缩制冷剂将热量传到室外，制热过程同理，空调机制冷和制热过程都不是自发进行的，故A错误； B．第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律，故B正确； C．理想气体分子之间的相互作用忽略不计，所以理想气体的内能仅仅与温度有关，对于一定质量的理想气体，只要温度升高其内能就一定增大，故C错误； D．根据热力学第二定律可知，热机的效率也达不到100%，故D正确。 故选BD。 9．如图所示，是一个固定在水平面上的绝热容器，缸壁足够长，面积为的绝热活塞B被锁定。隔板A左右两部分体积均为，隔板A左侧为真空，右侧中有一定质量的理想气体处于温度、压强的状态1。抽取隔板A，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度的状态3，气体内能增加。已知大气压强，隔板厚度不计。以下说法正确的是（　　） A．气体从状态1到状态2是可逆过程 B．气体从状态1到状态2分子平均动能不变 C．水平恒力F大小为 D．电阻丝放出的热量大小为 【答案】BD 【详解】AB．根据热力学第二定律可知，气体从状态1到状态2是不可逆过程，由于隔板A的左侧为真空，可知气体从状态1到状态2，气体不做功，又没有发生热传递，所以气体的内能不变，气体的温度不变，分子平均动能不变，故A错误，B正确； C．气体从状态1到状态2发生等温变化，则有 解得状态2气体的压强为 解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，以活塞B为对象，根据受力平衡可得 解得 故C错误； D．当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度的状态3，可知气体做等压变化，则有 可得状态3气体的体积为 该过程气体对外做功为 根据热力学第一定律可得 解得气体吸收的热量为 可知电阻丝C放出的热量为 故D正确。 故选BD。 10．如图为一个绝热的密封容器瓶，通过一细管AB与外界相连，瓶内用水银封住了一定质量的理想气体，管中水银面O比瓶内水银面高。现在将瓶子缓慢旋转，整个过程中管的B端始终在水银内。外界大气压，则下列说法正确的是（　　） A．初始状态瓶内气体的压强 B．末状态瓶内气体压强小于初始状态瓶内气体压强 C．瓶内气体的质量发生了变化 D．这个过程中瓶内气体的温度降低了 【答案】BD 【详解】A．由题意可知初始状态瓶内气体的压强，故A错误； B．根据题意，将瓶子缓慢旋转的整个过程中管的B端始终在水银内，说明旋转完毕达到新的平衡时，细管仍然有一段水银柱存在，气体没有泄露现象，由此得 末状态瓶内气体压强，故B正确； C．由于细管的B端始终在水银内，气体无法逸出或进入，因此瓶内气体的质量保持不变，故C错误； D．对瓶内一定质量的理想气体，当经历绝热降压过程时，由热学知识可得体积必然增大，气体对外做功，即 由热力学第一定律 又由题意知 故得 即气体内能减少，温度降低，故D正确； 故选BD。 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共17分。 11．用如图所示装置完成“探究气体等温变化的规律”实验。 (1)关于实验下列说法正确的是________； A．实验时需要用手扶住注射器外壁，以防止注射器在实验过程中晃动 B．在活塞上涂上润滑油，保持良好的封闭性 C．实验时缓慢地向上拉或向下压柱塞，是为了尽量减小注射器与柱塞间的摩擦 D．封闭一定质量的气体时，先要取下橡胶套，拉动柱塞使之移到适当位置后，再用橡胶套封闭注射器的注射孔 (2)封闭气体的压强缓慢增大时，封闭气体 （填“从外界吸热”或“向外界放热”）； (3)某实验小组进行了两次正确的操作，并由记录的数据作出了图像，如图1、2图线所示。若两次实验气体的质量一定，则气体温度 （填“>”、“<”或“=”）；若两次实验气体的温度不变，则气体质量 （填“>”、“<”或“=”）。 【答案】(1)BD (2)向外界放热 (3) 【详解】（1）A．从实验要求可知，实验前将注射器固定好就可以防止实验过程中注射器晃动，用手扶住注射器外壁会导致封闭气体的温度升高，故A错误； B．在活塞上适量涂上润滑油，可减少摩擦并保证密封性，防止漏气，故B正确； C．实验时缓慢地向上拉或向下压柱塞，是为了防止动作过快导致封闭气体的温度升高，故C错误； D．封闭一定质量的气体时，先要摘除橡胶套，拉动柱塞使之移到适当位置后，再用橡胶套封闭注射器的注射孔，故D正确。 故选BD。 （2）若封闭气体的压强缓慢增大，则外界对气体做功使气体的体积减小，，为了保证气体温度保持不变，则，根据热力学第一定律可知 故封闭气体向外界放热。 （3）[1]若两次实验气体的质量一定，根据理想气体状态方程可知可得 故图像的斜率为 由于 所以 [2]两次实验气体的温度不变，气体分子对器壁的平均撞击力相同，由图可知在气体体积相同时， 说明第一次实验时气体的分子数密度更大些，所以气体的分子数更多些，所以 12．小丽利用如图1所示的甲、乙和丙三套装置完成热学实验，液体1和2的质量相同，燃料A和B的质量也相同。 (1)同时点燃三套装置的燃料，对液体进行加热，每隔半分钟记录液体升高的温度，直至燃料全部烧完。小丽根据记录的数据绘制出对应装置中液体升高温度与时间关系图线，如图2所示（设燃料完全燃烧且放出的热量全被液体吸收，同种燃料燃烧情况完全相同）。 ①通过图1中 （选填“甲”“乙”或“丙”）两套装置，可比较燃料A和B的热值，燃料完全燃烧放出的热量，是通过 （选填“温度计上升的示数”或“加热时间”）来反映； ②通过图1中的 （选填“甲”“乙”或“丙”）两套装置，可比较液体1和液体2的比热容； ③图2中图线c表示的是燃料 （选填“A”或“B”）对液体加热的过程； ④若液体1的比热容大于液体2的比热容，则乙装置对应的图线是图2中的 （选填“a”“b”或“c”）。 (2)若图1甲烧杯中为500g水，用10g酒精完全燃烧，放出的热量全部被水吸收时，温度计示数升高了20℃，水的比热容为J/（kg·℃），则酒精的热值是 J/kg，实际由于酒精未完全燃烧及热量散失，这种方法测出的燃料热值比实际值 （选填“大”或“小”）。 【答案】(1) 甲丙 温度计上升的示数 甲乙 B b (2) J/kg 小 【详解】（1）①[1]比较燃料A和B的热值，应控制被加热液体相同，燃料不同，选甲、丙。 [2]燃料完全燃烧放出的热量通过温度计上升的示数反映（液体吸热越多，升温越高）。 ②[3]比较液体1和2的比热容，应控制燃料相同，液体不同，选甲、乙。 ③[4]燃料A、B质量相同，A燃烧放热快（甲装置升温快），丙用燃料B，燃烧时间长，图线c对应燃料B。 ④[5]液体1比热容大于液体2，则对同一种燃料而言，液体1升高的温度较小、液体2升温快，乙对应图线b。 （2）[1]水吸收热量 代入数据得 酒精热值 [2]因热量损失，且实际燃烧也可能不够完全，，测出的热值比实际小。 三、计算题：本题共3小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．在如图所示的V-T图像中，一定质量的理想气体从状态a出发，经历（a→b→c→d→a的循环过程回到状态a。已知气体在状态d下的压强为 求： (1)气体在状态c下的压强； (2)整个过程气体吸收或放出的热量。 【答案】(1) (2)放热， 【详解】（1）气体从状态d到状态a，从状态b到状态c均为等压变化，则， 气体从状态a到状态b是等容变化，由查理定律有 联立各式解得气体在状态c下的压强 （2）a状态到b状态，c状态到d状态气体做等容变化气体不做功，b状态到c状态外界对气体做功，则有 d状态到a状态气体对外界做功 整个过程的总功为 根据热力学第一定律有 解得 则整个过程气体放热，放出的热量为 14．如图（a），竖直圆柱形汽缸导热性良好，用横截面积为S的活塞封闭一定量的理想气体，活塞质量为，此时活塞静止，距缸底高度为H。在活塞上放置质量为（未知）的物块静止后，活塞距缸底高度为，如图（b）所示。不计活塞与汽缸间的摩擦，已知大气压强为，外界温度为27℃，重力加速度为g，汽缸始终保持竖直。 （1）求物块质量； （2）活塞上仍放质量为物块，为使得活塞回到距缸底为H的高度，求密封气体的热力学温度T应缓慢上升为多少； （3）若（2）过程中气体内能增加了，求该过程中缸内气体从外界吸收的热量Q。 【答案】　（1）；（2）；（3） 【详解】（1）以被密封气体为研究对象，初态，设封闭气体的压强为，由力的平衡条件有 活塞从位置H到位置，气体发生等温变化，设末状态压强为，由玻意耳定律可知 解得 末态，由力的平衡条件有 解得 （2）封闭气体原来的温度为 活塞从位置H到位置的过程，气体发生等压变化，设升温之后的温度为，由盖—吕萨克定律有 解得 （3）外界对气体做功为 由热力学第一定律有 解得 15．潜水艇中显示下潜深度的装置可简化如下：一根内壁光滑的平底厚玻璃管，开口端向下，侧面标有均匀的刻度线，开口端刻度值为“0”，底端刻度值为“120”。用质量和厚度均不计的活塞封闭开口端，活塞位于“0”处，以某种方式让其缓慢下降到水底，稳定时，活塞位于“40”处。已知大气压，水的密度，重力加速度g取。全程封闭气体不泄漏且温度不变，玻璃管始终竖直。 (1)活塞从“0”处缓慢移动到“40”处过程中，玻璃管中的气体分子数密度 （填“变大”或“变小”；玻璃管中的气体是 （填“吸热”或是“放热”）； (2)求活塞位于“40”处对应的水深； (3)将玻璃管上的刻度值转换成深度值，刻度线是否仍然均匀？请说明理由 。 【答案】(1) 变大 放热 (2) (3)刻度线不均匀 【详解】（1）[1]活塞从“0”处缓慢移动到“40”处过程中，气体体积减小，质量不变，可知玻璃管中的气体分子数密度变大。 [2]气体温度不变，可知内能不变，又体积减小，可知外界对气体做功，根据热力学第一定律，可知，玻璃管中的气体是放热。 （2）对活塞封闭的温度不变气体，由玻意耳定律得 其中， 又因为 联立得 （3）不均匀。理由：由玻意耳定律 可得x与h的函数关系式 可知x与h不成正比，故将玻璃管上的刻度值x转换成深度值h，刻度线不均匀。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二年级选择性必修三物理单元自测 第三章·素养提升 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；8～10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．关于能量的转化与守恒，下列说法正确的是 （　　） A．任何制造永动机的设想，无论它看上去多么巧妙，都是一种徒劳 B．空调机既能制热，又能制冷，说明热传递不存在方向性 C．由于自然界的能量是守恒的，所以说能源危机不过是杞人忧天 D．一个单摆在来回摆动许多次后总会停下来，说明这个过程的能量不守恒 2．热力学是研究热能转化的科学，它是物理学中一个重要的分支。下列说法正确的是（　　） A．在水中撒入一些胡椒粉颗粒，小颗粒四处飘荡，说明小颗粒做布朗运动 B．能量耗散是从能量转化的角度，反映出自然界中的宏观过程具有方向性 C．永动机永远无法实现是因为它违背了热力学第二定律 D．在恒温体系中，理想气体的压强与体积成正比 3．如图所示，两个相通的容器P、Q间装有阀门K，P中充满气体，Q为真空，整个系统与外界没有热交换。打开阀门K后，P中的气体进入Q中，最终达到平衡，则（　　）    A．容器中气体的内能减少 B．容器中气体分子的平均动能增加 C．容器中气体分子的数密度减小 D．Q中的气体能自发地全部退回到P中去 4．关于下列四幅图像中物理现象的描述，说法正确的是（　　） A．图甲为“饮水小鸭”玩具，小鸭虽能不断饮水，但不违背能量守恒定律 B．图乙为空气压缩引火仪，硝化棉被点燃，是因为活塞与容器壁摩擦产生了热量 C．图丙为红墨水在清水中的扩散现象，扩散的快慢与温度无关 D．图丁为一台冰箱，给冰箱供电后，热量自发地从冰箱内部传到了外部 5．如图所示为一定质量的理想气体的压强随体积变化的图像，其中AB段为双曲线，BC段与横轴平行，则下列说法正确的是（    ）    A．过程①气体分子单位时间内对容器壁单位面积的平均作用力增大 B．过程②中气体分子单位时间内对容器壁的碰撞次数减少 C．过程③中气体内能不变，气体从外界吸收热量 D．整个循环过程中，气体对外界做的功大于外界对气体做的功 6．下列说法正确的是（　　） A．图甲中，两分子间距离由变到的过程中分子力做正功 B．图乙中，附着层水分子间距较内部水分子间距小，附着层水分子间作用力表现为引力 C．图丙中，显微镜下观察到的花粉颗粒的无规则运动就是花粉颗粒的轨迹 D．图丁中，电冰箱能把热量从低温的箱内传到高温的箱外，违背了热力学第二定律 7．如图所示，奥托循环由两个绝热和两个等容过程组成。关于该循环，下列说法正确的是（　　） A．整个过程中温度最高的是状态 B．在过程中，所有气体分子的热运动速率减小 C．在过程中，气体放出热量 D．整个过程气体吸收热量 8．下列说法正确的是（    ） A．空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性 B．第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律 C．对于一定质量的理想气体，温度升高内能可能减少 D．无论科技如何发展，热机的效率都不可能达到100% 9．如图所示，是一个固定在水平面上的绝热容器，缸壁足够长，面积为的绝热活塞B被锁定。隔板A左右两部分体积均为，隔板A左侧为真空，右侧中有一定质量的理想气体处于温度、压强的状态1。抽取隔板A，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度的状态3，气体内能增加。已知大气压强，隔板厚度不计。以下说法正确的是（　　） A．气体从状态1到状态2是可逆过程 B．气体从状态1到状态2分子平均动能不变 C．水平恒力F大小为 D．电阻丝放出的热量大小为 10．如图为一个绝热的密封容器瓶，通过一细管AB与外界相连，瓶内用水银封住了一定质量的理想气体，管中水银面O比瓶内水银面高。现在将瓶子缓慢旋转，整个过程中管的B端始终在水银内。外界大气压，则下列说法正确的是（　　） A．初始状态瓶内气体的压强 B．末状态瓶内气体压强小于初始状态瓶内气体压强 C．瓶内气体的质量发生了变化 D．这个过程中瓶内气体的温度降低了 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共17分。 11．用如图所示装置完成“探究气体等温变化的规律”实验。 (1)关于实验下列说法正确的是________； A．实验时需要用手扶住注射器外壁，以防止注射器在实验过程中晃动 B．在活塞上涂上润滑油，保持良好的封闭性 C．实验时缓慢地向上拉或向下压柱塞，是为了尽量减小注射器与柱塞间的摩擦 D．封闭一定质量的气体时，先要取下橡胶套，拉动柱塞使之移到适当位置后，再用橡胶套封闭注射器的注射孔 (2)封闭气体的压强缓慢增大时，封闭气体 （填“从外界吸热”或“向外界放热”）； (3)某实验小组进行了两次正确的操作，并由记录的数据作出了图像，如图1、2图线所示。若两次实验气体的质量一定，则气体温度 （填“>”、“<”或“=”）；若两次实验气体的温度不变，则气体质量 （填“>”、“<”或“=”）。 12．小丽利用如图1所示的甲、乙和丙三套装置完成热学实验，液体1和2的质量相同，燃料A和B的质量也相同。 (1)同时点燃三套装置的燃料，对液体进行加热，每隔半分钟记录液体升高的温度，直至燃料全部烧完。小丽根据记录的数据绘制出对应装置中液体升高温度与时间关系图线，如图2所示（设燃料完全燃烧且放出的热量全被液体吸收，同种燃料燃烧情况完全相同）。 ①通过图1中 （选填“甲”“乙”或“丙”）两套装置，可比较燃料A和B的热值，燃料完全燃烧放出的热量，是通过 （选填“温度计上升的示数”或“加热时间”）来反映； ②通过图1中的 （选填“甲”“乙”或“丙”）两套装置，可比较液体1和液体2的比热容； ③图2中图线c表示的是燃料 （选填“A”或“B”）对液体加热的过程； ④若液体1的比热容大于液体2的比热容，则乙装置对应的图线是图2中的 （选填“a”“b”或“c”）。 (2)若图1甲烧杯中为500g水，用10g酒精完全燃烧，放出的热量全部被水吸收时，温度计示数升高了20℃，水的比热容为J/（kg·℃），则酒精的热值是 J/kg，实际由于酒精未完全燃烧及热量散失，这种方法测出的燃料热值比实际值 （选填“大”或“小”）。 三、计算题：本题共3小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．在如图所示的V-T图像中，一定质量的理想气体从状态a出发，经历（a→b→c→d→a的循环过程回到状态a。已知气体在状态d下的压强为 求： (1)气体在状态c下的压强； (2)整个过程气体吸收或放出的热量。 14．如图（a），竖直圆柱形汽缸导热性良好，用横截面积为S的活塞封闭一定量的理想气体，活塞质量为，此时活塞静止，距缸底高度为H。在活塞上放置质量为（未知）的物块静止后，活塞距缸底高度为，如图（b）所示。不计活塞与汽缸间的摩擦，已知大气压强为，外界温度为27℃，重力加速度为g，汽缸始终保持竖直。 （1）求物块质量； （2）活塞上仍放质量为物块，为使得活塞回到距缸底为H的高度，求密封气体的热力学温度T应缓慢上升为多少； （3）若（2）过程中气体内能增加了，求该过程中缸内气体从外界吸收的热量Q。 15．潜水艇中显示下潜深度的装置可简化如下：一根内壁光滑的平底厚玻璃管，开口端向下，侧面标有均匀的刻度线，开口端刻度值为“0”，底端刻度值为“120”。用质量和厚度均不计的活塞封闭开口端，活塞位于“0”处，以某种方式让其缓慢下降到水底，稳定时，活塞位于“40”处。已知大气压，水的密度，重力加速度g取。全程封闭气体不泄漏且温度不变，玻璃管始终竖直。 (1)活塞从“0”处缓慢移动到“40”处过程中，玻璃管中的气体分子数密度 （填“变大”或“变小”；玻璃管中的气体是 （填“吸热”或是“放热”）； (2)求活塞位于“40”处对应的水深； (3)将玻璃管上的刻度值转换成深度值，刻度线是否仍然均匀？请说明理由 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $